海綿城市在陜西西咸新區(qū)市政建設(shè)設(shè)計中的應(yīng)用

石碧巖

中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司 河北 涿州 072750

多年來，不少城市由于暴雨而引發(fā)積澇災(zāi)害，城市排澇主要是通過增加排水管和排水泵等臨時措施加以解決的，給人民群眾造成了極大的財產(chǎn)損失。城市積澇發(fā)生的原因除了雨季降水比較集中外，主要還是城市規(guī)劃缺乏整體性和前瞻性、城市地下水的過度開采、城市河流系統(tǒng)治理效果不顯著而產(chǎn)生的，所以積極構(gòu)建海綿城市是一個重要解決途徑[1]。

自2015年10月《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見》發(fā)布以來，全國多個城市開始試點建設(shè)海綿城市。按照政府的規(guī)劃，到2020年，全國城市20%以上建成區(qū)要自然存儲70%的降雨。2030年，全國城市80%以上建成區(qū)要達(dá)到這一指標(biāo)[2]。

海綿城市是指城市能夠像海綿一樣，在適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害等方面具有良好的“彈性”，也可稱之為“水彈性城市”。海綿城市設(shè)計就是把城市空間布局、地上建筑和地下開發(fā)結(jié)合起來，統(tǒng)一規(guī)劃建設(shè)成像海綿一樣，能夠吸納和釋放雨水，調(diào)節(jié)城市水資源的有效利用，減少或消除城市積水災(zāi)害的發(fā)生。在降雨季節(jié)，雨水可以就地或者就近吸收、存蓄、滲透、凈化，補(bǔ)充到地下水；當(dāng)干旱季節(jié)雨水不足時，可以將蓄積的水及時地釋放出來充當(dāng)灌溉、凈化用水，減少地下水資源的過度開發(fā)利用。堅持生態(tài)優(yōu)先，增強(qiáng)雨水的自然滲透比例，對于統(tǒng)籌協(xié)調(diào)城市用水量，適應(yīng)環(huán)境變化和應(yīng)對雨水帶來的自然災(zāi)害保持良好的彈性。

這種低影響開發(fā)技術(shù)多采用雨水源頭的控制、雨水徑流的舒緩、多功能景觀涵養(yǎng)、采用滲水抗壓環(huán)保材料等方法實現(xiàn)水資源的有效開發(fā)利用，不僅使城鎮(zhèn)景觀路面具有很好的雨水滲透性，讓城市路面不再發(fā)熱，也有效緩解了城市熱島效應(yīng)。

1 陜西西咸新區(qū)市政建設(shè)工程概況

陜西西咸新區(qū)為2015年國家第一批16個“海綿城市”建設(shè)試點之一，規(guī)劃總面積882 km2，承擔(dān)著“海綿城市”在西部地區(qū)先行先試，示范引領(lǐng)的作用。其核心指導(dǎo)思想是：綜合水資源可持續(xù)利用、良性水循環(huán)、內(nèi)澇防治、水污染防治、生態(tài)友好等多目標(biāo)，構(gòu)建一系列有關(guān)城市雨水的管理系統(tǒng)[3]。

灃西新城位于灃河以西、渭河以南，規(guī)劃總面積143 km2，先期22.5 km2的海綿城市試點區(qū)域?qū)ｍ楅_工項目62個，開發(fā)建設(shè)海綿型公園綠地80萬 m2，綠色屋頂5 500 m2，中心綠廊全長7 km，完成海綿型小區(qū)與園區(qū)逾50萬 m2，海綿型道路35 km，已構(gòu)建起由高到低的屋頂花園、建筑小區(qū)、市政道路、景觀綠地和中央雨洪調(diào)蓄系統(tǒng)在內(nèi)的低開發(fā)雨水綜合利用體系。灃西新城建筑小區(qū)、道路、廣場、綠地等處富余雨水通過道路雨水邊溝、雨水淺管、市政管網(wǎng)等設(shè)施，實現(xiàn)直接或間接全面收集調(diào)蓄，總調(diào)蓄量可達(dá)到300萬 m3，完全可以應(yīng)對極端天氣下的城市內(nèi)澇。

2 海綿城市在西咸新區(qū)市政建設(shè)中的設(shè)計要點

陜西西咸新區(qū)主要采用生態(tài)園林、綠化帶、生態(tài)濾溝、透水路面、公路邊沿、雨水花園、屋頂花園等典型“海綿城市”的規(guī)劃設(shè)計。

2.1 生態(tài)園林設(shè)計

陜西西咸新區(qū)試點灃西新城海綿城市設(shè)計中采用生態(tài)園林理念，在新城中心規(guī)劃建設(shè)長1.3 km、寬1.1 km，占地面積為1.48 km2的中央生態(tài)公園，連接該區(qū)所有雨水管網(wǎng)，吸納來自周邊約10 km2范圍內(nèi)的雨水，成為新城的生態(tài)蓄水池；全長6.8 km，寬200～300 m，占地約1.80 km2的絲路綠廊從東向西貫穿新城核心區(qū)域；全長12.3 km，寬50～150 m，占地約1.17 km2的綠帶環(huán)繞新城核心區(qū)域；全長約25.3 km，占地約4.74 km2的外圍河道在新城邊緣形成一條外圍生態(tài)環(huán)。

在“一心一廊雙環(huán)多帶多園”的公共空間結(jié)構(gòu)中，由建筑小區(qū)解決雨水源頭消納的問題，由市政道路解決富余雨水的傳輸問題，由街頭綠地作為區(qū)域級的雨水調(diào)蓄樞紐，最終匯入灃西新城中央生態(tài)公園，形成整個區(qū)域多余雨水的收集和調(diào)蓄，使灃西新城形成一個以中央生態(tài)公園為中心和創(chuàng)新綠環(huán)為外圍的生態(tài)園林新城。

生態(tài)園林設(shè)計的要點在于生態(tài)優(yōu)先。在規(guī)劃建設(shè)過程中對生態(tài)公園的保護(hù)和綠地濕地的建設(shè)給予高度重視。城市中公園、河湖、濕地是重要的海綿要素，應(yīng)積極利用自然排水系統(tǒng)，避免對其造成影響，這樣才能更好地自然寄存雨水，實現(xiàn)可持續(xù)水循環(huán)，讓城市環(huán)境的自我修復(fù)能力得到保證。

在海綿城市建設(shè)體系當(dāng)中，無論是森林草地還是河流湖泊都是非常重要的內(nèi)容，在生態(tài)園林設(shè)計過程中都應(yīng)考慮，積極修復(fù)已被破壞的空間，保證區(qū)域協(xié)調(diào)，這樣才能讓海綿城市和生態(tài)園林的建設(shè)發(fā)揮出各自的作用[4]。

2.2 綠化帶設(shè)計

傳統(tǒng)的綠化帶普遍高于路面15～20 cm，雨水多時，過量的雨水流向路面，沖刷出的泥水在路面車輛碾壓下四處飛濺污染環(huán)境。采用海綿城市理念設(shè)計的綠化帶不僅具有調(diào)控雨水的能力，而且具有凈化作用。綠化帶的高度通常比路面低15～20 cm，以便雨水能夠自然地通過雨水口流向綠化帶。綠化帶設(shè)有礫石層、砂層、滲透性填料層、種植層以及滲水管和溢流管。滲水管慢慢地使雨水下滲，過濾水中雜質(zhì)，溢流管使過多的雨水排入蓄水池或通過導(dǎo)流系統(tǒng)流入中央生態(tài)公園。

綠化帶設(shè)計（圖1）要點在于分區(qū)設(shè)計、強(qiáng)化功能。中間分車綠化帶設(shè)計可以分流道路雨水，更好地展現(xiàn)道路美觀的效果。

圖1 綠化帶設(shè)計示意（單位：m）

兩側(cè)綠化帶設(shè)計采用下沉式綠地、生物滯留帶、雨水濕地等措施，不僅能有效緩解車道雨水的徑流量，還能夠利用綠化帶涵養(yǎng)水源的功能存儲雨水，既解決了城市內(nèi)澇的問題，又節(jié)約了綠化養(yǎng)護(hù)的人力和水資源。路側(cè)綠化帶設(shè)計的主要功能是儲存過濾雨水，隔聲降噪、美化道路。綠化帶主要綜合考慮其生長特性，適應(yīng)能力按照喬-灌-草的構(gòu)成選擇具有審美、防塵、隔聲、凈化功能的植被，美化、亮化城市環(huán)境[5]。

2.3 生態(tài)濾溝設(shè)計

城市道路與人行道路間的生態(tài)濾溝主要由植物層和砂石層構(gòu)成，起到過濾、凈化、導(dǎo)流的作用。城市雨水中主要污染成分是懸浮固體和有機(jī)物污染物，且水量變化大。溝中種植層可以消減洪峰、舒緩水流，通過砂石過濾、地下滲透，植物根系吸收雨水中的磷、氮，促進(jìn)植物生長，在生態(tài)濾溝中形成土壤、微生物、植物種植的生態(tài)微系統(tǒng)，污染物被土壤、濾料或多孔介質(zhì)過濾、降解，使城市雨水中的懸浮物被過濾，得到凈化的雨水可以收集起來用于沖洗或景觀綠化養(yǎng)護(hù)，達(dá)到節(jié)水、旱澇季節(jié)水源調(diào)配、地下水源補(bǔ)充等作用。雨季雨水大時，生態(tài)濾溝還可以起到導(dǎo)流明渠的作用，使雨水能夠順溝流入灃西新城中心區(qū)域的城市中央公園。

生態(tài)濾溝設(shè)計中植物的選取和配置是道路生態(tài)濾溝建設(shè)的重要基礎(chǔ)，更是保持水土、凈化水質(zhì)、涵養(yǎng)水源，建設(shè)綠色生態(tài)文明城市的關(guān)鍵因素。生態(tài)濾溝設(shè)計中一個主要因素是選擇生態(tài)適應(yīng)、功能特性、景觀特性、生態(tài)效益良好，可大規(guī)模使用于本地區(qū)的生態(tài)濾溝植物，如白蠟、海桐、馬藺、蘆葦、木槿、金葉女貞、楓楊、蒲葦、白皮松、黃花鳶尾、小葉黃楊、雞爪槭、合歡、懸鈴木、旱柳、花石榴、紫薇、龍爪槐等[6]。

2.4 透水路面設(shè)計

現(xiàn)階段的車行道多是不滲水瀝青結(jié)構(gòu)，與高于路面的兩側(cè)綠化帶形成一個水槽，雨水過多時，排水口不能及時排空積水，容易造成行車安全事故。采取透水瀝青路面和非透水材料底層設(shè)計的路面可以有效地提高路面的滲水性，緩解徑流總量。

雨水透過上層后，沿著不透水層排入雨水收集管網(wǎng)或進(jìn)入路側(cè)的生態(tài)濾溝。陜西西安灃西新城依據(jù)土壤特性，實施兩側(cè)收集滯滲、分段收集凈化等方式，采用不同防水結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)雨水的有效收集，而且通過混合土介質(zhì)配比試驗，改良了原狀土下滲及滯蓄能力，并在該區(qū)數(shù)據(jù)八路、信息四路、秦皇大道等40余個建設(shè)項目中進(jìn)行應(yīng)用[7]。透水路面設(shè)計詳見圖2所示。

圖2 透水路面設(shè)計示意

2.5 公路邊沿設(shè)計

公路邊沿包括路緣石、雨水口、路肩邊溝等設(shè)施。路緣石是道路邊緣的排水設(shè)備，傳統(tǒng)的路緣石經(jīng)常發(fā)生雨水漫流現(xiàn)象，通過采用打孔或者鉆孔的新型路緣石可以有效解決雨水漫流現(xiàn)象。

雨水口是匯集雨水、順暢排放的主要設(shè)施，一般設(shè)置在車道邊緣，加裝了截污篦子的雨水口能夠攔截大大小小的污染物，有效防止道路垃圾堵塞雨水口而造成城市內(nèi)澇。路肩邊溝改為植草溝設(shè)計，不僅可以有效凈化雨水，而且改變了以往采用水泥混凝土材質(zhì)極易堵塞的弊端，增強(qiáng)了植被的景觀效應(yīng)。

2.6 雨水花園設(shè)計

在海綿城市建設(shè)中，西咸新區(qū)把雨水綜合利用作為重點，在社區(qū)、學(xué)校、企事業(yè)單位的綠地進(jìn)行雨水花園設(shè)計，讓雨水“停一停、流一流、滲一滲”，形成供人觀賞的雨水花園景觀。

雨水花園多為淺凹綠地，植物、砂土把匯聚的雨水凈化后逐漸滲入土壤涵養(yǎng)地下水或設(shè)地下蓄水池儲存雨水，后期用于補(bǔ)給園區(qū)景觀、沖刷廁所等城市用水，形成一種可持續(xù)的雨水收集利用設(shè)施。

2.7 屋頂花園設(shè)計

在西咸新區(qū)一些新建建筑的屋頂設(shè)計建設(shè)屋頂花園，屋頂花園種類很多，有的適宜休閑、有的是生態(tài)景觀、有的是花卉種植。屋頂花園栽植的花草樹木、各類園林小品對于改善生態(tài)環(huán)境、增加綠化面積、調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度非常有益，避免了夏季陽光直射屋頂。適宜的屋頂花園、精美的花園特色、安全的花園結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新的花園風(fēng)格、經(jīng)濟(jì)的花園設(shè)計成為城市又一道靚麗風(fēng)景線。

屋頂花園不僅可以截留部分雨水、減弱地表徑流，還是一個集室內(nèi)生態(tài)調(diào)節(jié)、娛樂休閑、環(huán)保種植為一體的城市休閑場所，是增加綠地面積、建設(shè)生態(tài)園林城市的有力舉措，其發(fā)展前景廣闊。

3 結(jié)語

海綿城市設(shè)計符合當(dāng)下城市建設(shè)的要求，得到了國家的大力支持，并在陜西西咸新區(qū)灃西新城海綿城市設(shè)計試點中成效顯著。海綿城市的建設(shè)是綠色發(fā)展模式的典范，陜西西咸新區(qū)為全國其他城市的海綿城市建設(shè)提供了一個成功范例。

[1] 蔣國民,于詢鵬,李克.城市內(nèi)澇的成因及對策[J].工程建設(shè)與設(shè)計, 2020(5):85-86.

[2] 國務(wù)院辦公廳.關(guān)于推進(jìn)海綿城市建設(shè)的指導(dǎo)意見[M].北京:人民 出版社,2015.

[3] 黃寧俊,張斌令,王社平,等.陜西西咸新區(qū)海綿城市LID市政道路設(shè) 計[J].中國給水排水,2017,33(24):61-66.

[4] 孔剛.探索海綿城市在生態(tài)園林設(shè)計中的應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新, 2018(24):140-141.

[5] 趙曉琳.海綿城市理論在道路綠化景觀設(shè)計中的運(yùn)用[J].建材與裝 飾,2019(25):113-114.

[6] 范欽棟,季晉皛.海綿城市理念下道路植草溝植物的選擇:以西咸新 區(qū)為例[J].環(huán)境工程,2019,37(7):47-51.

[7] 翟慧敏,程啟先,李書覃,等.海綿城市理念演變的知識圖譜可視化 分析[J].水資源保護(hù),2020,36(2):34-40.